CN101424175B - 水下钻井基盘吊装系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水下钻井基盘吊装系统。为解决目前水下钻井基盘吊装作业中很难控制水下钻井基盘的平衡性和稳定性以及在水中进行方位调整定位困难等问题，本发明提供一种水下钻井基盘吊装系统，包括被吊装的水下钻井基盘、吊装工具，基盘的盘架上固设有若干个吊耳，基盘的重心位置设置有一个卡套装置；吊装工具包括若干根钢丝绳、吊装短接、刚性连杆，吊装短接的上端设有丝扣，侧面设有若干个吊耳，钢丝绳的一端经卸扣与基盘上的一个吊耳连接，另一端与吊装短接上的一个吊耳连接，吊装短接的下端与刚性连杆的上端刚性连接；刚性连杆的下端与卡套装置卡套连接。本发明水下钻井基盘吊装系统具有吊装安全方便防倾斜，水下吊装作业定位简单方便等特点。

Description

水下钻井基盘吊装系统

技术领域

本发明涉及一种水下钻井基盘吊装系统。

背景技术

水下钻井基盘是海洋石油钻井作业中使用的一种设备，放置于海底井口处。多孔眼水下钻井基盘一般有2×2规格、2×3规格、3×3规格、3×4规格等，2×2规格的水下钻井基盘重量就超过30吨，3×4的水下钻井基盘重量将达到60吨以上。水下钻井基盘从建造场地吊装运输到钻井平台，以及下至海底必须使用吊装工具。以往的水下钻井基盘仅在其四个角上分别焊接一个吊耳，所用到的吊装工具只包括钢丝绳，在进行吊装时，使用四根钢丝绳连接在水下钻井基盘四角的吊耳上，吊车大钩钩住四根钢丝绳的吊环进行吊装。水下钻井基盘下至海底时所使用到的吊装工具只包括一个带钻杆丝扣的吊装短接230、四根钢丝绳210和吊装卸扣(图中未示)。如图1所示，水下钻井基盘入水时，四根钢丝绳210的一端分别连接在吊装短接的四个吊耳上，另外一端则通过卸扣连接在水下钻井基盘100四角的吊耳120上，吊装短接230通过其顶部的丝扣和钻杆330连接，进行水下钻井基盘的下放。

由于水下钻井基盘的体积与重量较大，出于安全的考虑，水下钻井基盘在吊装过程中需要保持水平，因此在水下钻井基盘的实际吊装过程中，经常会选定一个参考面来标识水下钻井基盘是否保持水平，这个参考面在水下钻井基盘处于水平状态时为水平面。由于实际作业的要求，水下钻井基盘结构通常无法设计成对称，导致水下钻井基盘的重心不在水下钻井基盘的中心线上。为此，在进行水下钻井基盘进行吊装时，为使水下钻井基盘保持水平，必须采用长度不同的钢丝绳，使钢丝绳被拉直后在水下钻井基盘上方的汇集点，即吊环或吊装短接的位置，该位置偏离水下钻井基盘的中心线，而位于重心的正上方，这时钢丝绳的汇集点与水下钻井基盘的连线就是基盘的重垂线，也就垂直水下钻井基盘的参考面，水下钻井基盘也处于水平。但在实际操作过程中，由于钢丝绳汇集点的位置没有标识与参考，因此各条钢丝绳的长度难以确定，倘若各钢丝绳的长度不合适，在吊装过程中，轻则发生水下钻井基盘的倾斜，严重时则会因某条钢丝绳受力超出其承受范围，引起钢丝绳断裂，导致安全事故。

另外，在水下钻井基盘进入到水中后，由于水下钻井基盘受到浮力的作用，水下钻井基盘在水中的重心位置与在空气中的重心位置相比会发生偏移，致使水下钻井基盘在空气中保持水平平衡而入水后却发生倾斜。另外，水下钻井基盘在水中的吊装过程中，由于海流的作用，使得水下钻井基盘在水中有较大的晃动，很难控制水下钻井基盘的平衡与稳定，增加了水下钻井基盘方位调整和定位的难度。现有的水下钻井基盘在吊装工程中，吊装工具与水下钻井基盘的连接仅仅是通过钢丝绳的柔性连接，无法很好地对水下钻井基盘施加作用力，不能较好地使水下钻井基盘保持平衡与稳定，以及在水下进行位置、方位调整和定位。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有水下钻井基盘在吊装过程中很难控制水下钻井基盘的平衡性和稳定性以及在水中进行位置、方位调整，定位困难等问题，而提供一种安全、容易对水下钻井基盘进行方位调整与定位操作的水下钻井基盘吊装系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提出一种水下钻井基盘吊装系统，包括被吊装的水下钻井基盘、吊装工具，其中基盘的盘架上固设有若干个吊耳，基盘的重心位置设置有一个卡套装置；所述吊装工具包括若干根钢丝绳、吊装短接、刚性连杆，所述吊装短接的上端设有丝扣，侧面设有若干个吊耳，所述钢丝绳的一端经卸扣与基盘上的一个吊耳连接，另一端与吊装短接上的一个吊耳连接，所述吊装短接的下端与刚性连杆的上端刚性连接；所述刚性连杆的下端与卡套装置卡套连接。

在本发明所述的水下钻井基盘吊装系统，所述卡套装置是一圆柱形结构，其下部固接在水下钻井基盘的盘架上部，上端面上设有一圆形沉孔，所述沉孔孔壁上设置有至少一个J形槽，所述刚性连杆的卡接端是圆柱形结构，插套在沉孔之中，其柱面上设有与J形槽相配套的卡柱。

在本发明所述的水下钻井基盘吊装系统，所述卡套装置与盘架连接处绕卡套装置的周向均设有若干个加强筋板。

在本发明所述的水下钻井基盘吊装系统，吊装短接与刚性连杆的连接为丝扣连接，吊装短接的下端设置公扣，刚性连杆的上端设置有与公扣相互配套的母扣。

在本发明所述的水下钻井基盘吊装系统，吊装短接上相邻的两吊耳之间设置有水平扇形的加强筋板。

在本发明所述的水下钻井基盘吊装系统，还包括吊装吊耳件，所述吊装吊耳件的上部是吊耳，下部设有与吊装短接上端丝扣相配合的丝扣连接端。

在本发明所述的水下钻井基盘吊装系统，所述丝扣连接端是公扣，吊装短接上端丝扣为母扣。

在上述的水下钻井基盘与吊装工具中，刚性连杆的下端卡套在盘架上卡套装置上实现刚性连接，上端与吊装短接丝扣连接，钢丝绳的两端分别连接水下钻井基盘上的吊耳和吊装短接的吊耳相连接。在空气中进行吊装时，吊装短接的上端通过丝扣连接一个吊装吊耳件，吊装吊耳件上的吊耳再通过卸扣、钢丝绳等与吊车的大钩连接，实现水下钻井基盘在空气中的吊装，在进行水下钻井基盘的入水吊装作业时，吊装短接的上端连接钻井用的钻杆，钻杆的下端为公扣，可与吊装短接上端的母扣进行配合连接，钻杆的上端为母扣，可与其他钻杆的下端连接，通过若干条钻杆的首尾连接可将水下钻井基盘吊装到海底进行方位调整与定位。

本发明中的水下钻井基盘吊装系统与现有的技术相比，具有如下优点：

1、要进行基盘的吊装或入水时，将刚性连杆的下端卡套在基盘上的卡套装置上实现刚性连接、上端连接吊装短接后，各钢丝绳的长度就是吊装短接上吊耳到基盘上相应的吊耳之间的距离，非常容易精确地确定，不易发生因钢丝绳长度不合适而致使水下钻井基盘在吊装过程中倾斜和引发安全事故。

2、进行基盘的入水吊装作业中，刚性连杆与水下钻井基盘的刚性连接在水下钻井基盘因浮力影响导致重心偏移引发倾斜时产生一弯矩防止其倾斜，同时也可降低洋流对水下钻井基盘的影响。

3、水下钻井基盘的吊装过程中，可通过钻杆与刚性连杆对水下钻井基盘施加作用力，能够保证水下钻井基盘在入水及吊装过程中的稳定性、平衡性和安全性、可方便地控制水下钻井基盘的位置和方位，使得水下钻井基盘定位容易。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是现有的吊装工具吊装水下钻井基盘入水作业时的结构视图。

图2是本发明中水下钻井基盘的俯视图。

图3是本发明中水下钻井基盘的主视图。

图4是图3中A处的局部放大图。

图5是图4中卡套装置的俯视图。

图6是图4中卡套装置的侧视图。

图7是本发明中刚性连杆的结构视图。

图8是图7中刚性连杆的连接端的侧视图。

图9是本发明中吊装短接的结构视图。

图10是图9在B-B向的剖视图。

图11是本发明中吊装吊耳件的结构视图。

图12是图12在C-C向的剖面图。

图13是本发明中吊装水下钻井基盘时的结构视图。

图14是本发明中吊装水下钻井基盘入水时的结构视图。

具体实施方式

图2至图14示出了本发明的一个优选实施方式。

请参阅图2、图3所示，本实施例中，水下钻井基盘100的四个角设有四个吊耳120，在重心位置设有一个卡套装置130，该重心位置并非水下钻井基盘100的真正的重心，而是水下钻井基盘100处于水平状态时的重垂线与盘架110上部相交的位置，该位置可在设计制造水下钻井基盘100时，通过计算可确定。如图3、图4、图5所示，卡套装置130下端固接在盘架110上的重心位置，上端面上设有一圆形沉孔133，沉孔133的孔壁上设置有两个J形槽131，两个J形槽是关于沉孔133的中心线旋转对称，即其中的一个J形槽旋转180度后与另外一个J形槽重合，在卡套装置130与盘架110相连接处对称设置有加强筋板132。

本实施例中，对水下钻井基盘100进行吊装工具包括钢丝绳210、刚性连杆220、吊装短接230。如图7、图8所示，刚性连杆220的上端为一母扣221，下端是与卡套装置130进行套卡的卡接端222，卡接端222是圆柱形，可插套在卡套装置130的沉孔133中，卡接端222的柱面上设有两个关于其中心线轴对称的卡柱223，卡接端222插入到沉孔133的过程中，卡柱223可在J形槽131中滑动。本实施例中，刚性连杆220是由钻杆改造而成，改造时保留钻杆上端的母扣221，截除下端的公扣，与用调质钢做成的卡接端222焊接，并在连接处套焊一个加强圈224。

如图9、图10所示，吊装短接230的下端是与刚性连杆220上端母扣221相配合的公扣232，其上端是与其他连接件如吊装吊耳件240、钻杆330等相配合连接的母扣233，其侧面则对称设置有四个吊耳231，任何相邻的两个吊耳之间都设置有呈扇形且水平的加强筋板234。

如图11、图12所示，吊装吊耳件240是用于连接在吊装短接230上端进行吊装的附件，吊装吊耳件240的下端是与吊装短接230上端母扣233相配合的公扣242，上端是焊接的吊耳241，在进行吊装时，吊耳可与钢丝绳、卸扣等器件连接。

采用本实施例中的吊装工具对水下钻井基盘进行吊装时，先将吊装吊耳件240下端的公扣242与吊装短接230上的母扣233连接，刚性连杆220的母扣221与吊装短接230上的公扣232连接，然后用卸扣310连接在吊装吊耳件240上端的吊耳241上、并通过钢丝绳320连接卸扣310与吊车的大钩，连接好上述组件后，用吊车吊起，将刚性连杆220的卡接端222插套在卡套装置130的沉孔133中，插到底部后，将刚性连杆220逆时针旋转90度，使卡接端222的卡柱223卡紧在J形槽131的末端。把四个卸扣(图中未示出)分别安装到水下钻井基盘100上的四个吊耳120上，然后根据吊耳120上的卸扣与吊装短接对应吊耳的距离选择四根钢丝绳的长度，然后用钢丝绳将相应的卸扣与吊耳连接。最后起吊车，使卡柱223和J形槽卡紧，同时拉紧四根钢丝绳210，完成水下钻井基盘吊装工具的安装。

采用这种吊装系统在空气中进行水下钻井基盘的吊装具有如下优点：

1、根据在设计制造水下基盘100时，通过计算得知的重心位置，容易且精确地确定钢丝绳的长度，保证水下基盘在吊装过程中保持水平；

2、吊装时由于有四根钢丝绳和刚性连杆共同受力，使得水下钻井基盘吊装时和吊装工具之间有双重连接，增加了吊装的安全性，同时又防止基盘倾斜。

在在空气中吊装完成后，仅将吊装短接230上端以上的各器件取下，保留其他器件间的连接。将水下钻井基盘100吊装到水中时，用钻杆330的下端连接在吊装短接230的上端，用钻杆330将水下钻井基盘100送至海底，根据海底的深度，采用若干根钻杆首尾相连，直至水下钻井基盘100到达海底。在水下钻井基盘100定位完成后，用水下机器人拆除与水下钻井基盘连接的四个水下卸扣，下放钻杆100～120mm左右将刚性连杆220上的卡柱223从J形槽131的顶部移到J形槽131的底部，然后顺时针转动钻杆90度，使卡柱223从J形槽131中退出，完成水下钻井基盘100的水中吊装作业。

采用这种工具进行水下钻井基盘的水中吊装作业时具有如下优点：

1、因浮力影响导致水下钻井基盘重心偏移时，刚性连杆可提供一弯矩，抵消重心偏移产生的影响，防止水下钻井基盘倾斜，同时刚性连杆与水下钻井基盘的刚性连接可有效减少洋流对水下钻井基盘造成的影响，增加水下钻井基盘在吊装作业中的稳定性与安全性。

2、可通过刚性连杆对水下钻井基盘施加作用力，方便地控制水下钻井基盘的位置与方位，使得水下钻井基盘定位准确且简单容易。

Claims (7)

1. 一种水下钻井基盘吊装系统，包括被吊装的水下钻井基盘、吊装工具，其特征在于：基盘的盘架(110)上固设有若干个吊耳(120)，基盘的重心位置设置有一个卡套装置(130)；所述吊装工具包括若干根钢丝绳(210)、吊装短接(230)、刚性连杆(220)，所述吊装短接(230)的上端设有丝扣，侧面设有若干个吊耳(231)，所述钢丝绳(210)的一端经卸扣与基盘上的一个吊耳连接，另一端与吊装短接(230)上的一个吊耳连接，所述吊装短接(230)的下端与刚性连杆(220)的上端刚性连接；所述刚性连杆(220)的下端与卡套装置(130)卡套连接。

2. 根据权利要求1所述的水下钻井基盘吊装系统，其特征在于：所述卡套装置(130)是一柱形结构，其下部固接在水下钻井基盘的盘架(110)上部，上端面上设有一圆形沉孔(133)，所述沉孔(133)孔壁上设置有至少一个J形槽(131)，所述刚性连杆(220)的卡接端(222)是圆柱形结构，插套在沉孔(133)之中，其柱面上设有与J形槽(131)相配套的卡柱(223)。

3. 根据权利要求1或2所述的水下钻井基盘吊装系统，其特征在于：所述卡套装置(130)与盘架(110)连接处绕卡套装置(130)的周向均设有若干个加强筋板(132)。

4. 根据权利要求1所述的水下钻井基盘吊装系统，其特征在于：吊装短接(230)与刚性连杆(220)的连接为丝扣连接，吊装短接(230)的下端设置公扣(232)，刚性连杆(220)的上端设置有与公扣(232)相互配套的母扣(221)。

5. 根据权利要求1所述的水下钻井基盘吊装系统，其特征在于：吊装短接(230)上相邻的两吊耳(231)之间设置有水平扇形的加强筋板(234)。

6. 根据权利要求1所述的水下钻井基盘吊装系统，其特征在于：还包括吊装吊耳件(240)，所述吊装吊耳件(240)的上部是吊耳(241)，下部设有与吊装短接(230)上端丝扣相配合的丝扣连接端(242)。

7. 根据权利要求6所述的水下钻井基盘吊装系统，其特征在于：所述丝扣连接端(242)是公扣，吊装短接(230)上端丝扣为母扣。

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